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PERFECTIOI'NEb2ENTS AUX SYSTEMES POUR LA, E ES BATTERIE D'ACCUUBLANEUS.#
La présente invention concerna les systèmes pour la charge des batteries d'accumulateurs, et plus particulièrement les systèmes automatiques peur contrôler le courant de charge de la batterie, et elle porte sur un dis- positif simple et sûr pour maintenir automatiquement la batterie dans une con- dition de charge déterminée,
Plus spécialement, l'invention porte sur un nouveau système d'appa- reils et de circuits de contrôle, grâce auxquels le courant de charge d'une batterie d'accumulateurs est contrôlé automatiquement, sous l'effet de l'in- @
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tensité du courant du circuit de charge et de l'état de charge de la batterie.
Bien que la présente invention soit susceptible de recevoir de nombreuses applications, elle est appliquée, avec des avantages particuliers, au contrôle de la charge d'une batterie d'accus employés comme source à basse tension sur les circuits d'éclairage et de contrôle de voitures ou locomotives électriques employées sur des lignes à courant continu à tension plus élevée que celle de la batterie.
Jusqu'ici, les systèmes de charge proposés pour maintenir, dans une condition de charge désirée, une batterie d'accus employée dans un tel service, consistaient essentiellement à connecter la batterie en série avec certains dispositifs consommant l'énergie électrique, employés sur les voitu- res ou locomotives électriques, et par exemple, les moteurs-compresseurs d'air, ou les moteurs de ventilateurs, pour permettre le chargement de la batterie par une source à haute tension.
Dans les systèmes proposés jusqu'ici, le chargement de la batte- rie dépend directement du service auquel sont soumis ces dispositifs électri- ques reliés en'série avec la batterie.
Dans des conditions de fonctionnement ordinaires, dans lesquelles la charge appliquée à la batterie est à peu près constante, et le service moyen des dispositifs auxiliaires correspond à la vitesse de charge désirée pour la batterie, un tel système de chargement de batterie peut être satisfai- sant, mais il laisse à désirer, lorsque la voiture ou locomotive électrique est employée pour un service dans lequel des dispositifs branchés en amont de la batterie subissent de fortes variations de charge,
Ainsi, dans des conditions de surcharge, la batterie peut être changée à une vitesse trop'élevée, tandis que, dans des conditions de faible charge, le courant de charge de la batterie peut être inférieur à la valeur désirée,
Ceci posé, la présente invention porte essentiellement sur un système de contrôle de charge de batterie,
grâce auquel le chargement de la batterie d'accus est contrôlé automatiquement, sous l'effet de la valeur du courant de charge fourni à la batterie, et de la condition de charge de la batterie. Suivant l'invention,u-n circuit comprenant de préférence une résis- tance de limitation de courant, est connecté en parallèle avec la batterie,
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sous le contrôle d'un dispositif automatique influencé par l'intensité du cir- cuit de charge de la batterie et l'état de charge de la batterie, en vue de supporter une portion du courant de charge fourni à la batterie, si le courant dans le circuit de charge dépasse une valeur désirée déterminée à l'avance, quand la batterie est dans un état de charge complète.
le système est tel que, lorsque le courant de charge fourni à la batterie est Inférieur à la valeur prédéterminée, ce circuit est maintenu ou-. vert, même lorsque la batterie est complètement rechargée. De la sorte, la batterie est maintenue, de manière certaine, dans une condition de charge dé- sirée, sans danger de surchauffe ou de domnage pour les plaques, même si la voiture, ou la locomotive électrique, à laquelle la batterie est associée, est employée dans un service dans lequel la charge de la batterie, ainsi que le courant de charge fourni à la batterie, varient entre de grandes limites. la description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'in- vention.
la figure unique est le schéma des connexions d'un système de charge d'une batterie d'accus employée sur un véhicule électrique, et établi conformément à l'invention. la batterie d'accus 10 est alimentée par un courant de charge, au moyen d'un circuit passant par ligne trolley à haute tension 11, dispo- sitif collecteur de courant 12, une partie choisie quelconque des dispositifs 13,14, 15 et 16, batterie 10 et la terre.
Dans l'exemple choisi, on a disposé la batterie en série avec les moteurs auxiliaires d'une locomotive, les moteurs principaux étant sup- .posés trop puissants; il est entendu que cet exemple n'est pas limitatif.
Les dispositifs 13 et 14 représentent un groupe moteur-vettila- teur, de type ordinaire, employé couramment sur les locomotives électriques à grande puissance, pour refroidir les moteurs d'entraînement; les dispositifs 15 et 16 représentent un groupe-moteur-compresseur d'air, de type courant, employé ordinairement sur les voitures ou locomotives électriques, muni de freins à air.
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Des interrupteurs convenables 17,18, 19 et 20 sont prévus pour fermer les circuits d'excitation des dispositifs 13 à 16, respectivement, sui- vant les conditions du service. Bien que cela ne soit pas représenté, on con- çoit que les interrupteurs 19 et 20 sont agencés de préférence pour être action- nés automatiquement par un mécanisme convenable, sous l'effet de la pression du réservoir d'air alimenté par les compresseurs 15 et 16.
Four contrôler le courant de charge de la batterie d'accus 10, con- formément à l'invention, un circuit parallèle à la batterie 10, comprenant la résistance de limitation de courant 21, est commande par un contacteur électro- magnétique 22. le circuit d'excitation du contacteur 22 est contrôlé par un relais d'intensité 23 et un dispositif automatique 24, actionné en fonction de l'état de la charge de la batterie 10.
Dans l'exemple représenté, Ire dispositif automatique 24 est un am- père-heure-mètre de forme usuelle, comportant un enroulement actif 25 connecté dans le circuit de charge de la batterie 10; on peut employer d'autres disposi- tifs, des hydromètres ou voltmètres par exemple, qui peuvent être actionnés sois l'effet de l'état de la charge de la batterie 10, et employés dans le système perfectionné objet de l'invention.
Le relais 23 est excité par le circuit de charge de la batterie; il reste dans la position de circuit ouvert, dans laquelle il est représenté, quand l'intensité du circuit de charge est inférieure à une valeur prédétermi- née, qui correspond à la valeur du courant pouvant passer sans danger dans la batterie 10 indéfiniment, même lorsque la batterie est complètement chargée.
Si le courant, dans le circuit de la batterie 10 dépasse, la valeur de sécuri- té déterminée, le relais 23 fonctionne et vient dans la position de fermeture de ses contacts, protégeant la batterie 10 d'une manière qui sera décrite ci- après avec plus de détail.
La batterie d'acous 10 est connectée de façon à fournir du courant à la ligne 26 à basse tension, qui excite les circuits d'éclairage 27 de la locomotive électrique et les circuits 28 de contrôle de la locomotive, lors de la fermeture des interrupteurs de contrôle 29 et 30, respectivement. La batte- rie 10 sert non seulement à fournir du courant à basse tension, aux circuits 27 et 28, mais aussi à maintenir la ligne 26, à basse tension, à une tension déterminée au-dessus du potentiel de la terre.
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Ce rôle de la batterie présente une grande importance pratique, en raison du fait que, si la batterie 10 est déconnectée de la ligne 26, la haute tension de la ligne à trolley 19 peut être communiquée à la ligne 26, et il peut en résulter des dommages ou incidents graves. Avec le système perfectionné objet de l'invention, la batterie 10 est connectée en permanence entre la ligne à basse tension 26 et la terre, aussi bien lorsque la batterie est chargée, que lorsqu'elle est déchargée.
la ligne à haute tension alimentant les moteurs de la locomotive électrique, par les connexions représentées, le contrôle automatique du courant de charge de la batterie 10,est effectué de la manière suivante
On suppose que les conditions de service de la locomotive électri- que nécessitent la fermeture de l'interrupteur 17, pour mettre en train le grou- pe 13, et l'interrupteur 30 est fermé pour fournir le courant d'excitation à basse tension, pour le système de contrôle de la locomotive. Le courant fourni par la ligne 11, par le contact 12, au moteur du ventilateur 13, traverse l'en- roulement du contacteur 23, et ensuite, d'une part, par l'interrupteur 30 et le mécanisme de contrôle 28, vers la terre, d'autre part, par l'enroulement 25 de l'ampère-heure-mètre 24, et la batterie 10, vers la terre.
Le contact mobile 31 de l'ampère-heure-mètre 24, étant représenté dans la position de circuit ouvert on en déduit que la batterie 10 n'est pas complètement rechargée.
En admettant que le courant nécessité pour le système de contrôle 28, est inférieur au courant traversant le groupe ventilateur 13, la batterie 10 reçoit un courant de charge de valeur convenable, et le contact mobile 31, de l'ampère-heure-mètre 24, est amené dans la position de fermeture de circuit à une vitesse dépendant de la vitesse de charge de la batterie.
Si les conditions envisagées continuent, pendant 1' intervalle de temps nécessaire pour que l'ampère-heure-mètre 24, ferme le contact 31, la bat- terie 10 est complètement rechargée ,et le courant de charge d'une valeur admis- sible continue à traverser la batterie, ce qui est sans danger pour elle.
Si les conditions de service de la locomotive deviennent telles que les interrupteurs 19 et 20 sont fermés automatiquement, sous l'effet de la faible pression d'air, par exemple, pour mettre en train les compresseurs 15 et 17, la valeur du courant fourni au circuit de charge de la batterie 10 est sen- siblement augmentée.
La batterie étant rechargée, le passage accru du courant
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de charge, à travers la batterie, peut entraîner un surchauffage ou sulfata- tion de la batterie, par suite d'une surcharge excessive. ceci est empêché par le fonctionnement du relais 23 de la manière suivante :
le contact 31, de l'am- père-heure-mètre 24, occupant la position de circuit fermé, la fermeture du re- lais 23, due à la surintensité établit un circuit d'excitation du relais 22, par Ligne à basse tension 26, contact 31 de l'ampère-heure-mètre 24, enroule- ment du relais 22, contacts du relais 23 et la terre. le relais 22 est actionné et ferme le circuit comprenant la résistance de limitation d'intensité Si* Ce circuit sert à conduire à la terre une portion du courant fourni au circuit de charge par les dispositifs 15 et 16, et empêche ainsi une surcharge nuisible ou dangereuse de la batterie.
On conçoit que l'intensité du courant traversant la batterie, est limitée par la résistance 21 à une valeur convenable qui dépend de la capacité de la batterie 10, et de la puissance des dispositifs 13,15 et 16. De préfé- rence, la valeur ohmique de la résistance 21 est telle que le courant de charge reste dans les limites de sécurité de la batterie 10, lorsque tous les disposi- tifs 13 et 16 fonctionnent.
Quand les groupes compresseurs 15 et 16 s'arrêtent, le courant four- ni au circuit de charge de la batterie 10, diminue au-dessous de la valeur dan- gereuse. Dans ces conditions, l'excitation diminuée du relais 23 permet à ce dernier d'ouvrir ses contacts, et de désexciteréainsi le relais 22. Par suite, le relais 88 retourne à la position d'ouverture, de façon à ouvrir le circuit de la résistance 41. Le courant de charge réduit fourni à la batterie 10, par le ventilateur 13, continue à traverser la batterie.
Si les conditions de fonctionnement de la locomotive électrique nécessitent la fermeture de l'interrupteur 17, pour mettre en route le venti- lateur 14, le courant fourni au circuit de charge de la batterie 10 est de non veau augmenté, jusqu'à sana valeur pouvant entraîner un surchauffage ou une sulfatation de la batterie,, si cette dernière est déjà complètement rechargée ; le relais 23 est suffisamment excité pour fermer ses contacts, et il établit de nouveau un circuit d'excitation du relais 22. Ce relais fonctionne immédiate- ment pour fermer le circuit de la résistance 21, en déchargeant suffisamment la batterie pour empêcher un surchauffage ou une sulfatation nuisible.
Si l'interrupteur 29 est alors fermé pour alimenter l'éclairage de @
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la locomotive, la consommation de courant par les dispositifs d'éclairage 47 et les appareils de contrôle 28, peut être suffisante pour que la batterie 10 se décharge jusqu'à ce que l'ampêre-heure-mètre 24 fonctionne pour couper ses contacts 31.
Cela coupe le circuit d'excitation du relais 22, qui ouvre le circuit de la résistance si* De cette manière, la totalité du courant des mo- teurs 13 et 14, est déviée vers la ligne 6, et sert à alimenter l'éclairage et le contrôle, et à recharger la batterie 10. Dans ces conditions, la valeur du courant de charge de la batterie dépend de la valeur de la charge appliquée à la ligne à basse tension 26.
Quand le courant de charge fourni à la batterie 10, est maintenu pendant une durée suffisante pour recharger complètement la batterie, le con- tact 31, de l'ampère-heure-mètre 24, se forme de nouveau; le relais 22 est exci- té pour refermer le circuit de la résistance 21, tant que la batterie 10 est dans l'état de pleine charge, et que le courant fourni au circuit de charge de la batterie 10 dépasse la valeur déterminée à laquelle le contact du relais 23 se ferme*
Des explications précédentes, il résulte que le système perfection- né objet de l'invention permet de charger la batterie 10 à une vitesse relati- vement élevée, quand la batterie n'est pas complètement rechargée, mais que le système de contrôle empêche qu'un courant trop intense ne traverse la batterie 10., quand celle-ci est en état de pleine charge.
Il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sont nullement limitatives et qu'on peut s'en écarter, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.